6

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет ______________________________

Кафедра________________________________

Курсовая работа

“Азотная кислота”

Тверь

Содержание:

• Содержание: 2
• Структура азотной кислоты 3
• Безводная азотная кислота 3
• Дымящая азотная кислота 3
• Строение кислоты с МВС 3
• Нитроний-ион 4
• Список литературы: 7

Структура азотной кислоты

Азотная кислота имеет t_пл.=-41,6єC, t_кип=-82,6єC. Её плотность составляет 1,552 г/см³. С водой смешивается в любых соотношениях, образуя азеотроп (68,4% по массе HNO₃ t_кип=121,9єC)

В газовой фазе молекула азотной имеет плоское строение. Вращение группы ОН относительно NO₂ затруднено. В целом молекулу можно изобразить следующим образом:

Безводная азотная кислота

Азотная кислота, не содержащая воды, является безводной. В ней протекают следующие равновесные процессы:

Чистая азотная кислота самоионизированна:

,

причем мольная концентрация каждого вида частиц равна 0,51 моль/ л при -10єC. В твердом состоянии молекула кислоты представляет собой гидроксид нитрония: .Интерес представляет собой взаимодействие азотной и серной кислот:

.

Отсюда видно, что азотная кислота амфотерна.

Дымящая азотная кислота

Азотную кислоту с концентрацией 97-99% часто называют дымящей. Дымящая азотная кислота при хранении разлагается:

Дымящая азотная кислота - сильный окислитель. Она способна поджечь скипидар и другие органические вещества.

Строение кислоты с МВС

Рассмотрим строение азотной кислоты с позиции метода валентных связей. Для этого посмотрим, какие орбитали принимают участие в образовании молекулы этой кислоты.

Таким образом азотную кислоту можно представить в виде:

Однако современные методы исследования показали, что строение кислоты таково:

Отсюда видно, что молекула азотной кислоты имеет делокализованные связи.

Нитроний-ион

Этот ион непосредственно возникает не только при ионизации самой азотной кислоты, но и в реакциях нитрования или в растворах окислов азота в этой кислоте и в других сильных кислотах.

Ранние физические измерения, выполненные известным ученым Ганчем, свидетельствовали об ионизации HNO₃ в серной кислоте:

HNO₃+2H₂SO₄=H₃NO₃²⁺+2HSO₄^-.

Поздние исследования, проведенные Хьюзом, Ингольдом и другими учеными, показали, что предложения Ганча не вполне верно. Так, скорость нитрования бензола возрастает в 1000 раз при переходе от 80%-ных к 90%-ным растворам H₂SO₄. Подобные кинетические данные по нитрованию в растворах серной кислоты, нитрометана, и ледяной уксусной кислоты были объяснены тем, что атакующей частицей является - ион:

Важность ионизации первого типа подтверждается тем, что добавление ионизированных нитратов к реакционной смеси замедляет реакцию. Процесс нитрования можно представить в виде:

Окончательным подтверждением существования ионов нитрония явилось выделением солей нитрония. Соли содержат линейный катион:

Длина связи N-O составляет 110 пм. Выделение солей нитрония происходит следующим образом:

Реакции (1) и (2) представляют собой, в действительности, просто реакции обмена, поскольку N₂O₅ в твердом состоянии и в растворе безводных кислот существуют в виде ионов и . Реакция (3) представляет собой реакцию ангидрида кислоты c основанием .

Соли нитрония кристаллические вещества, термодинамически устойчивы, но химически очень активны. Они быстро гидролизуются влагой воздуха; кроме того, , например, бурно реагирует с органическими веществами, однако в растворе нитробензола его можно использовать для нитрования.

Соединения, содержащие нитроний-ион являются промежуточными соединениями при нитровании ароматических веществ.

С метода молекулярных орбиталей нитроний-ион выглядит так:

Список литературы: